Le fonctionnement de l’échographie ultrasonore ultrarapide

En échographie classique, une sonde dotée d’une barrette constituée de multiples transducteurs piézoélectriques émet des ondes ultrasonores à différents instants. Ces retards lors de l’émission font l’effet d’une lentille qui focalise l’onde sur une même ligne verticale. En se propageant à l’intérieur d’un milieu, cette onde rencontre divers éléments et est en partie réfléchie. Plus elles pénètrent en profondeur, plus ces ondes mettent du temps à revenir vers la sonde où le signal est enregistré. Il faut en moyenne une centaine d’acquisitions, avec des retards différents à chaque fois, pour reconstituer une image de la cible ligne par ligne. Cette approche ne permet toutefois pas de dépasser 50 images par seconde. Au début des années 2000, les physiciens Mathias

Fink, Mickael Tanter et leurs collègues de l’École supérieure de physique et chimie industrielle de la ville de Paris (ESPCI) proposent une autre approche : émettre une onde ultrasonore plane ou divergente, et stocker dans une mémoire informatique les signaux correspondant à l’ensemble des réflexions qui ont lieu dans le milieu biologique (1). Grâce à un algorithme qui permet de retrouver d’où viennent les signaux à chaque profondeur, les chercheurs n’ont besoin que d’une seule acquisition pour réaliser une image complète des tissus, contre une centaine pour l’échographie standard, ce qui permet d’augmenter la cadence d’un facteur 100.

Cette échographie ultrasonore ultrarapide autorise ainsi l’observation des phénomènes biologiques avec une cadence de 10 000 images par seconde ! Dans les années 2000, la puissance des ordinateurs était telle qu’il fallait près d’une heure de calcul pour reconstruire un phénomène de

0,5 seconde. Aujourd’hui, cela se fait en temps réel.

(1) M. Tanter et M. Fink, IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, 61, 102, 2014.